专访清华大学脑机接口科研团队负责人：中美“脑机接口”下一突破是什么？

专访清华大学脑机接口科研团队负责人：中美“脑机接口”下一突破是什么？中方团队脑机接口技术路径与美方有何不同？相关技术何时能得到成熟应用？清华团队相关技术负责人近日在接受《环球时报》记者采访时描绘了现实，也展望了远景。“在安全性和性能间寻求平衡”“我们的NEO技术突破并不是短时间内突然实现的，我们为此已经奋斗了十余年，走了很长的路才完成从科学想法到工程实现，最终步入临床试验的过程。”带领团队开展该项研究的清华大学医学院教授洪波近日在接受《环球时报》记者采访时表示，准确来说，其团队开展的是全球首例无线微创脑机接口试验，这与美国科研团队此前开展的打开硬脑膜全植入式的脑机接口试验不同，中方团队技术路径的关键在于微创。目前，脑机接口技术按照其是否需要侵入大脑以及侵入的程度分为非侵入式、侵入式、半侵入式三类。洪波借用“屋子”来阐释这些技术路径的不同：假设人类的大脑是一间屋子，屋中坐了几十个人，每个人都相当于一个脑细胞，全侵入式方案就相当于在每个人面前都放一个麦克风，此时信号采集的效果是最好的。马斯克“神经连接”公司采用的就是这种脑机方案，在硬脑膜内放入成百上千个电极采集脑细胞信号。而非侵入式的脑机技术相当于在屋外放一个麦克风，这时信号采集相对较弱，但安全性更高。而清华团队采用的则是一种“折中”的半侵入式方案，将电极放在硬脑膜外面。“此时采集的信号介于屋内屋外两者之间，有点像把麦克风贴在门边。我们追求的是安全性和性能之间的一种平衡。”洪波称。据了解，清华大学科研团队的无线微创植入脑机接口技术，是将多个电极贴在颅骨内的硬脑膜上，这一区域虽然信号采集不如直接将电极插入脑细胞内，但它不会对脑细胞产生损伤。“一般人的颅骨厚度有6毫米到1厘米，两侧和后脑甚至更厚，这足够嵌入电极和处理芯片。手术完成后，患者很快就可以回家，无线微创脑机技术更具长久性。”洪波表示。从科学上讲，侵入式脑机接口方案采集的信号量相较采用无线微创技术要强得多，但该技术的首要风险是感染。由于这种技术需要用一根插头连接大脑和外部设备，因此会产生一个开放式的创口。此外，当电极插进脑细胞，会引发胶质细胞的免疫反应。一段时间后，胶质细胞就会包裹电极，导致信号变差、系统难以顺畅工作。创伤感染和电极结痂也是马斯克“神经连接”公司脑机方案所面临的两大难题。将拓展更多应用场景据首都医科大学北京宣武医院介绍，全球首例接受NEO植入脑内的患者是一位因车祸引起的颈椎处脊髓完全性损伤的男性，该患者此前长期处于四肢瘫痪状态。在完成NEO临床植入试验后，该患者经过3个月的居家康复训练，目前可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能，抓握准确率超过90%。洪波认为，接下来的目标是争取获得国家三类植入医疗器械许可证，团队正在准备大规模临床试验，乐观估计经过两年左右时间，无线微创植入脑机接口技术可获得上市许可，这就意味着这套脑机接口系统将成为一个成熟的产品，可以在全国得到应用。一旦成熟应用，受益的将不仅仅是高位截瘫患者，洪波介绍称，这项技术对于下肢康复患者、脊髓损伤患者，甚至渐冻症、抑郁症、癫痫、阿尔茨海默病等疾病患者都有相应的应用场景。以渐冻症患者为例，患者四肢的运动神经元几近凋亡，丧失了运动和感觉的能力，如果能将这套脑机接口连接到患者的大脑运动皮层，就可以控制电脑屏幕的光标。将来可以为渐冻症患者制造脑控的鼠标和键盘，用脑机接口技术操纵电脑打字，帮助渐冻症患者写文章并和他人交流。“包括这项技术未来是否可以用作语言解码，我们都在开展更精准的研究，团队有很多基础科学的积累，在国家自然科学基金和科技部资助下，正试图揭示人脑中如何编码汉语的语音和语言。如果再向远方展望，脑机接口技术不仅可以帮助残疾患者，更重要的是，它有可能成为未来人类进化中的重要一步。人类的行为是一种智能，富有灵活性和创造力，而机器的行为更加精准高效，又是另外一种智能，两者的融合将构建一个无限可能的未来。”洪波称。“数字永生”还有多远？除了在医学领域具有广阔应用前景外，脑机接口技术还被认为是一种具有颠覆性的前沿技术，马斯克的“神经连接”公司此前曾宣称，脑机接口技术的远景目标是连接人类意识与数字虚拟世界，甚至实现科幻电影中的数字永生。纵然互联网上对于脑机接口技术有许多想象，但洪波认为，立足现实，当下的脑机接口技术并不意味着能够用数字技术读取大脑中的信号并解读出当中的信息，脑机接口技术距实现“读脑”还有非常远的距离。北京邮电大学人工智能学院人机交互与认知工程实验室主任刘伟也持相同看法。他在接受《环球时报》记者采访时表示，目前的脑机交互技术更多集中在将人的脑电信号转化为机器可以理解的指令或动作，实现自动化的交互。这种技术可以被用于控制外部设备，如假肢、轮椅等，并在一些实验中也可用于控制电脑游戏或机器人等。“当前脑机交互更像是自动化交互，而不是智能化交互。”“大家对于科幻电影中所展现的一些前沿概念，都有着乐观的展望，但我认为实现数字永生要经历三阶段。第一阶段就是用脑机接口技术帮助残疾人以及一些特殊疾病患者，这也是我们当前所处的阶段。第二阶段是实现人脑智能和机器智能的融合交互。完成这两个阶段后，我们才有可能实现所谓的数字永生。”洪波表示，人类作为一个意识主体，形成意识的关键机制是什么，目前尚未揭示，数字永生相当于将人类大脑中所有神经细胞及其连接的信息都复制到硅基计算系统中，用高维度的数理方程来定义一个“意识”主体。即便这一畅想可以实现，但实现过程中所面临的科学问题仍然非常复杂。“我们只有充分了解人类大脑工作的各种机理，才能够在计算机人工智能和人类智能的接口之间实现更高的带宽，我们如今的带宽还不足以实现人机的智能融合。能否在近期让这样的科幻照进现实，我个人持悲观态度，如果说脑机接口技术是一本100页的书，现在可能才刚翻开第一页，只有等翻到第九十页时，我们对于意识产生机制或许才能得到一些答案。”洪波介绍称，相关问题正在一步步解决中，当中有多个技术瓶颈需要突破，首先就是要对脑科学的研究实现突破，至少要清楚地知道，究竟需要多少个电极，将电极放在大脑中的哪些地方才可以实现结合。其次需要科研团队进一步改进脑机接口系统的解码算法，“比如语言解码，如果想用脑机接口技术写文章或写小说，如何设计人类语言的解码算法，这个语言大模型的机制还不一样，这需要持续开展研究。下一步，我们可能会在后续临床试验中改进脑机接口解码技术，我们希望能在今年上半年看到试验结果。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416155.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416155.htm

脑机接口技术离普通人还有多远？

脑机接口技术离普通人还有多远？创新的神经接口技术近年来备受科学界和资本界关注，脑机接口、深部脑刺激等技术已经在神经外科临床中应用，给医生带来便利，给患者带来福音。但是，企业家们的愿景远不止这些。Neuralink公司创始人马斯克希望有一天通过脑机接口技术，可以真正实现下载大脑、记忆和人的性格。他还称已将自己的大脑上传到云端，并且已和虚拟版的自己交谈过。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1317455.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1317455.htm

一文看懂脑机接口未来的无限可能

一文看懂脑机接口未来的无限可能近日，埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink在推特上宣布，其脑植入物已获得FDA的批准，将启动首次人体临床研究，目前该临床试验尚未开始招募参与人员，未来将很快发布更多相关信息。这个消息迅速引发热烈讨论与市场追捧。此前，Neuralink已经试过在老鼠、猪和猴子的大脑植入脑机接口芯片，2022年3月还曾递交人体试验的申请被拒。但不得不说，Neuralink动作还是挺快，仅用3个月就将被拒理由的材料补齐，获得了FDA的批准。Neuralink这项即将进行人体试验的技术，希望通过向人脑植入电极、芯片等装置，建立连接人脑与外部设备的通信和控制通道，即脑机接口，从而实现用大脑生物电信号直接操控外部设备或以外部刺激调控大脑活动的目的。在OpenAI“大杀四方”的当下，若这一技术取得进展和成功，相信在不远的将来对瘫痪患者恢复运动功能，治愈帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病，以及帮助恢复失明患者视力等方面有着非凡的意义。未来，也许真的可以像马斯克所期望的那样“让人脑与计算机融合，成为“半机械人”，帮助人类与AI实现共生，避免AI对人类造成“生存威胁”。什么是脑机接口？脑机接口（Braincomputerinterface，BCI）是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接交流和控制通道。通过这种通道，一方面用户可以直接通过大脑活动来表达思想或操控设备；另一方面，外部设备则不断地给大脑发送各种反馈信息，让大脑及时调整控制策略，维持整个系统的稳定性。从原理来看，脑机接口的实现，大致可以分为四步：脑电采集→信号获取及处理 → 信号输出（执行）→ 反馈。根据“侵入性”，可将脑机接口分为侵入式、非侵入式和半侵入式脑机接口三类。侵入式脑机接口通过手术等方式将信号采集装置（电极）直接植入患者大脑皮层，以获得高强度、高质量的信号，但此种方式经济成本和安全风险均较高，极有可能引发免疫反应和脑胶质细胞结痂等炎症反应，从而导致信号质量下降。侵入式脑机接口技术难度最大，若有突破对人类发展贡献也会更大，其目前主要应用在医疗领域，最有可能率先落地并带来市场收益的是神经替代、神经调控相关技术和产品，其技术难度也是最大的。目前，侵入式脑机接口公司中，进入人体临床试验阶段的有Synchron、Onward和Neuralink三家。Synchron早在2021年就已获得FDA批准，开始试验，并于2022年7月宣布在美国首次植入脑机接口。其技术是微创的，通过一种类似血管支架的电极放置在大脑血管的内部，来采集血管附近的神经信号。Neuralink的侵入性方案则属于“皮层刺入”路线，它直接将柔性电极丝植入大脑皮层之中。一般而言，越深入和靠近脑组织本身，脑电信号就越清晰和准确。但毕竟要将外物植入大脑，很容易引起免疫反应，人体可能会在电极和神经组织之间生成疤痕组织，导致信号传输的衰退，甚至消失。所以，这次的人体试验结果如何，的确很值得期待。非侵入式脑机接口无需手术，是对人体创伤最小，采集方法最为简单的脑电信号采集方式，将信号采集电极置于头皮外部的非侵入式脑机接口，但由于电极与神经元距离较远，测得的信号噪声较大，对信号后期的处理要求较高。非侵入式脑机接口技术多应用在更广泛的生活生产领域，正逐步在康复训练、教育娱乐、智能生活、生产制造等众多方面为人类带来福祉。代表性产品有云睿智能的优梦思额贴式睡眠记录仪，主要通过贴附于额前采集分析脑电信号，来帮助鉴别和改善睡眠障碍，已经获得国家二类医疗器械证和美国FDA认证，并进入多家医院提供全方位的脑电睡眠监测管理服务。半侵入式脑机接口处于上述两者之间，通过手术方式植入电极，但电极处于皮肤下或颅腔内，未达到大脑皮层。其信号质量比非侵入式的更好，而相较于侵入式脑机接口，虽采集到的信号较弱，但免疫反应和炎症反应发生率均较低，安全系数较高。采用这一类技术的公司目前较少。脑机接口有哪些主要应用领域？1．提供信息增强技术。简单来说，可以为那些瘫痪或有其他严重运动缺陷的人提供新的通信增强技术。2022年NatureCommunications上的一篇研究就借助能读取大脑信号的植入式脑机接口，使一位罹患渐冻症的男子选择字母，组成通顺的句子，完成日常交流。2．康复训练。通过脑机接口技术，监测到的脑电信息可以用于加工、反馈，针对多动症、中风、抑郁症等做对应的恢复训练。例如，对于运动皮层相关部位受损的中风病人，脑机接口可以从受损的皮层区采集信号，其次刺激失能肌肉或控制矫形器，改善手臂运动；运动想象类脑机接口可以用于孤独症儿童的康复训练，提升他们对于感觉运动皮层激活程度的自我控制能力，从而改善孤独症的症状，亦可以通过脑电信号的反馈，训练使用者的专注力。3．脑科学研究与脑功能诊断。脑机接口，可以帮助研究人类大脑的认知、运动、情感等方面的机制，深入探究人类大脑的奥秘。 例如脑机接口可以帮助实时监控和测量神经系统状态，辅助临床判读。“监测”型脑机接口应用方向十分多样，包括测量视/听觉障碍患者神经通路状态协助医生定位病因，评测陷入深度昏迷患者的意识等级等等。除此之外，通过结合脑电、视频等多元信息进行诊疗，能够辅助医生判读脑损伤、脑发育等多种临床适应症。4．人机交互。通过脑机接口技术，可以实现更加智能的人机交互，如控制家用电器、智能机器人、VR设备等等。5．军事安全。脑机接口技术可以用于军事领域，如控制战斗机、导弹等，提高作战效率。总之，脑机接口技术的应用前景非常广泛，未来还有很多新的应用领域可能会涌现。脑机接口产业发展现状整体而言，脑机接口产业链发展仍在初期阶段。材料、产业化和伦理仍是目前脑机接口技术需要攻关的三大问题。根据中国电子技术标准化研究院的《脑机接口标准化白皮书2021》，2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计2027年达37亿美元。麦肯锡预测未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700-2000亿美金经济价值。目前全球脑机接口主要以非侵入式为主，用于诊疗康复领域，其中医疗保健领域占比62%，剩余为疾病治疗领域。脑机接口技术的发展将撬动医疗健康、教育、游戏甚至智能家居行业。上游的芯片、采集设备、相关算法仍在研发阶段，下游应用多集中于科研设备和康复训练，远期来看可能创造人机交互的新型网络体系。具体来说，上游设备尚未实现标准化量产，自研BCI芯片和算法成为核心技术壁垒。脑机接口的设备主要包括脑电采集设备、BCI芯片、处理计算机以及数据集、处理算法、操作系统级分析软件、外部嵌套设备等。脑电采集设备若为非侵入式主要为采用干电极/湿电极的脑电采集帽（或为耳机、头箍形态），若为侵入式则为微电极/探针。犹他阵列丨medicaldesignandoutsourcing.comBCI芯片主要实现脑电信号的预处理（包括放大、滤波、模数转换、编码等）、信号通信甚至部分信号处理环节。信号处理环节通常在计算机或云端完成，需要实现用户意图的特征提取、将提取的信号特征转换为通信指令，之后由通信设备或辅助设备给出反馈（通常为显示器或声音、机械反馈）。但由于目前业界对脑信号的模拟和“写入”了解非常不充分，目前的脑机接口活动尚未实现完全闭环。当前，脑机接口技术正在全球领域成为一个新...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1363371.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1363371.htm

中关村论坛脑机接口创新论坛：将对北京市脑机接口政策规划目标进行权威解读

中关村论坛脑机接口创新论坛：将对北京市脑机接口政策规划目标进行权威解读4月26日，中关村论坛脑机接口创新发展与应用论坛即将召开。据悉，本次论坛将发布三大重要成果，将有效解决脑机接口技术落地的一系列痛点难点，并积极推动引导产业发展方向。成果一是发布经脑机接口产业联盟广泛征集和评选后的《2024脑机接口产业十大创新案例》，十大案例全面诠释我国脑机接口领域创新产品和典型应用，展示该领域的创新活力和发展潜力。成果二是发布《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024—2030）（征求意见稿）》，标志着北京市将在脑机接口领域迈出坚实一步，会上将对该政策起草背景和规划目标进行权威解读。成果三是发布《神经系统疾病脑机接口临床研究中国专家共识》，这一共识的形成为脑机接口技术的临床研究和应用提供了明确的伦理规范，将有效打通临床应用难点，并为产业发展提供重要的伦理指导。

科技部发布伦理指引：严控增强型脑机接口在社会竞争领域研究应用

科技部发布伦理指引：严控增强型脑机接口在社会竞争领域研究应用近日，科技部发布了我国首部《脑机接口研究伦理指引》，对脑机接口技术的类型、基本原则、一般要求、责任机制等进行了明确。《指引》中提到，脑机接口研究的关键技术、性能指标、获取途径应公开透明，保障人们在获取脑机接口技术的机会方面的公平性。严格规范脑机接口技术在医疗、教育、就业等社会竞争领域的研究应用，保障社会竞争的公平性。其中，增强型脑机接口指增强身体机能正常的使用者感知、认知和运动能力的脑机接口技术。由于该技术尚处于发展初期，技术的适用领域、合理的增强程度还不确定，其对人类的长期影响尚不明确，存在未知风险。该类技术除了应当遵从非侵入式修复型脑机接口相关的伦理指引以外，还要充分考察风险和受益，适度使用，最小化对人类造成的负面影响；严格控制相关技术在社会竞争领域的研究应用，保障社会竞争的公平性。(新京报)

周鸿祎 谈 Neuralink“脑机接口”：强烈反对该技术广泛应用

周鸿祎谈Neuralink“脑机接口”：强烈反对该技术广泛应用https://www.ithome.com/0/506/755.htm「周鸿祎认为，人类应该限制严格限制脑机接口的使用范围，可允许其在临床医学上，用来治疗和帮助一些残障人士、精神疾病患者等，但在广泛的人类世界使用脑机接口却是“一件可怕的事情”。脑机接口技术的实际应用，还需要人类世界制定新的技术伦理和新的法律制度，这也是对全球网络安全公司的巨大挑战，因为一旦人脑开始联网，大脑数据的安全就将成为一个新的命题。」如果阻挡不住广泛应用的势头，建议贵公司趁早开发一个360脑机卫士：“您的大脑升级速度已经超过全国99%的用户”